Laboratório de Física I

Código:

FIS1005

Sigla:

FIS1005

Nível:

100

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2021/2022 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:B	0	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	48	162
L:CC	3	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	2	-	6	48	162
			3
L:EF	86	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	1	-	6	48	162
L:F	68	Plano de Estudos Oficial	1	-	6	48	162
L:G	0	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	2	-	6	48	162
			3
L:M	2	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	48	162
			3
L:Q	3	Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17	3	-	6	48	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Familiarizar os alunos com instrumentação, técnicas de medida e aquisição de dados.
Realizar trabalhos laboratoriais na área da Física.

Resultados de aprendizagem e competências

Efectuar medições e o respectivo registo com rigor.
Familiarização com instrumentos de medida básicos e universais.
Utilizar técnicas básicas de análise de dados.
Distinguir o conceito de precisão do de exactidão.
Promover a compreensão de conceitos de Física.
Realizar actividades experimentais de forma competente, a partir da leitura de protocolos.
Desenvolver competências de trabalho cooperativo.
Promover a pesquisa de informação relevante para o trabalho experimental.
Elaborar e escrever relatórios de actividades experimentais.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Introdução. Regras de segurança. Livro de registos de laboratório (Log-Book) e sua utilização. Estrutura de um relatório.
2. Análise de dados. Noções de medidas e medições. Médias e desvio padrão. Incerteza estatística. Utilização simultânea de incertezas estatísticas e experimentais. Propagação de incertezas de grandezas independentes.
Representação gráfica. Escalas lineares e logarítmicas. Linearização de gráficos. Utilização de software básico para representação gráfica e ajuste de dados (Excel e Open Office).
3. Instrumentos e técnicas de medida. Instrumentos universais e sua utilização (operação, sensibilidade, precisão e escalas): Multímetros, osciloscópios, geradores de sinais, interfaces simples e sensores. Utilização de técnicas de medida. Técnicas de zero (Ex Ponte de Wheatstone). Amplificação de sinal (ex. Alavanca ótica). Análise vídeo para estudo de movimentos.
4. Circuitos elétricos em corrente contínua e alternada. Análise básica de circuitos em DC e AC; valores eficazes.
5. Realização de um conjunto de experiências laboratoriais básicas.


Exemplos de trabalhos laboratoriais possíveis:
Método voltímetro-amperímetro. Medição de resistências elétricas
Método voltímetro-amperímetro. Traçado da curva característica dum díodo
Ponte de Wheatstone em equilíbrio (determinação de resistências) e fora do equilíbrio (condicionador de sensor de temperatura).
Movimento de projéteis: determinação do ângulo de alcance máximo.
Rolamento de um cilindro numa superfície horizontal e inclinada.
Utilização do osciloscópio para a análise de comportamento de filtros passa-alto e passa-baixo: análise dum circuito RC: resposta em amplitude e frequência
Experiência de Frank-Hertz
Estudo da lei de Hooke, utilizando uma alavanca ótica.
Histerese elástica.
Experiências com uma mola em espiral. Estudo experimental de um movimento vibratório harmónico simples.
Estudo da lei do arrefecimento de um corpo – lei de Newton; estudo do fenómeno “fusão”/”solidificação”.
Determinação da distância focal de uma lente.

Bibliografia Obrigatória

Docentes da UC; Notas da Unidade Curricular, 2017

Bibliografia Complementar

M. C. Abreu, L. Matias, L. F. Peralta; Física Experimental, Uma Introdução, Editorial Presença, 1994
Guilherme de Almeida; Sistema Internacional de Unidades (SI) - Grandezas e Unidades Físicas, Terminologia, Símbolos e Recomendações, Plátano Editora, 2002
Kirkup Les; Data analysis with Excel. ISBN: 0-521-79737-3
Kirkup L.; An introduction to uncertainty in measurement using the GUM (guide to the expresssion of uncertainty. ISBN: 0-521-60579-2

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As primeiras semanas de aulas serão dedicadas a fazer uma homogeneização dos conhecimentos laboratoriais e introdução de alguns tópicos novos através de uma discussão de tópicos seguida da realização de trabalhos simples e respetiva análise. Os estudantes entregarão uma análise simplificada destes trabalhos, que serão analisados pelo docente que dará o respetivo “feedback”. Estes trabalhos, sendo obrigatórios, não contarão para a avaliação final.

O apoio do docente manifesta-se, aula a aula e grupo a grupo, através de:
- discussão dos objectivos de cada trabalho
- observações e/ou perguntas criteriosas sobre a implementação de cada método experimental
- perguntas que garantam a compreensão dos conceitos de Física inerentes a cada trabalho.
- discussão da correcção dos registos efectuados pelos alunos.

Pressupõe-se que os alunos :
- continuem a desenvolver competências no sentido de virem a adoptar uma atitude correta no trabalho experimental;
- interpretem e montem circuitos elétricos com componentes diversos;
- utilizem de forma conveniente equipamento do qual se destacam: multímetros de diversas marcas e modelos; fontes de corrente e fontes de tensão; uma câmara de vídeo como processo de recolha de dados numéricos; geradores de funções e osciloscópios e ainda software de recolha automática de dados, além do software específico de análise.

O "feedback" positivo constante entre estudante e professor garante um progresso efetivo, verificável através da crescente facilidade no desempenho do aluno ao longo do semestre.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	25,00
Trabalho escrito	20,00
Trabalho laboratorial	55,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	114,00
Frequência das aulas	48,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Para obter frequência, o estudante deverá:

- não exceder em faltas 1/4 das aulas lecionadas presencialmente;
- entregar a execução em logbook de 3 dos 4 trabalhos da 1ª série
- entregar os logbooks de 6 trabalhos da 2ª série (3 por cada laboratório 119 e -122)
- entregar um relatório escrito sobre um trabalho indicado pelo docente;
- obter nota mínima de 8.0 em 20 na avaliação contínua.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação da disciplina é feita unicamente através dos 2 seguintes elementos:

1 - Avaliação contínua durante as aulas (55%), que inclui (i) a avaliação do desempenho no laboratório ao longo do semestre, com peso de 15% e (ii) avaliação do caderno de registo laboratorial, com peso de 40%, e que diz respeito a 4 dos últimos trabalhos realizados em cada um dos laboratórios da segunda série (*).

2 - Avaliação específica (45%) composta por
(i) Relatório de um trabalho dos últimos 6 a realizar pelo estudante na segunda série, previamente indicado pelo docente,  com peso de 20%;
(ii) Sessão de avaliação individual final, com peso de 25%, com realização de um trabalho prático e elaboração de um relatório resumido (20%), sorteado de entre os 12 realizados, e resposta a um pequeno conjunto de questões sobre os outros trabalhos práticos (5%).

É exigida a classificação mínima de 8,0 valores na Avaliação contínua e na  Avaliação específica.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Como a maioria das componentes de avaliação exigem a realização de trabalho laboratorial ao longo do semestre, recomenda-se a todos os alunos nesta situação que contactem com o docente no início das aulas de forma a possibilitar a realização da componente prática num horário flexível.

Melhoria de classificação

Como a maioria das componentes de avaliação exigem a realização de trabalho contínuo no laboratório, a melhoria de nota só poderá ser feita sobre o último item (Sessão de avaliação individual).

O estudante poderá fazer melhoria a todas as componentes no próximo ano letivo, nos termos do “Regulamento de avaliação do aproveitamento dos estudantes” da FCUP, através de nova frequência à Unidade Curricular. Esta inscrição é feita no início do ano letivo e contabilizada no máximo de créditos em que o estudante se pode inscrever.

Observações

Os trabalhos práticos estão divididos em duas séries:
A primeira série é composta por quatro trabalhos de homogenisação que serão avaliados para informação dos estudantes (não contam para a avaliação final)
A segunda série consta de 16 trabalhos práticos (8 em cada um dos dois laboratórios onde decorrem as aulas) dos quais cada estudante executará 8 (4 em cada laboratório) serão alvo de avaliação.